ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ
BÀI GIẢNG
CƠ KỸ THUẬT
(Mã số: TotNghiep-3TC - Lưu hành nội bộ)
Biên soạn: Vương thành Tiên
Tp. HCM 2013
2
MỤC LỤC
Chương 1: MA SÁT trong kỹ thuật cơ khí ..................................................................... 3
1. GIỚI THIỆU ........................................................................................................... 3
2. MA SÁT TRONG KHỚP TỊNH TIẾN .................................................................. 5
3. MA SÁT TRONG KHỚP QUAY ........................................................................ 14
4. MA SÁT LĂN TRONG KHỚP LOẠI 4 .............................................................. 22
5. HIỆU SUẤT.......................................................................................................... 23
Chương 2: CÂN BẰNG MÁY ..................................................................................... 28
1. MỤC ĐÍCH và NỘI DUNG của CÂN BẰNG MÁY........................................... 28
2. CÂN BẰNG KHÂU QUAY:................................................................................ 28
3. CÂN BẰNG CƠ CẤU: ......................................................................................... 34
Chương 3: CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP ................................................... 36
1. ĐẠI CƯƠNG ........................................................................................................ 36
2. CÁC BIẾN THỂ TRONG CƠ CẤU BỐN KHÂU BẢN LỀ ............................... 36
3. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ ............................ 38
4. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THỂ THƯỜNG GẶP ................... 41
5. GÓC ÁP LỰC ....................................................................................................... 43
6. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH ................................... 44
Chương 4: CƠ CẤU BÁNH RĂNG ............................................................................. 47
1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG ........................................... 47
2. CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG THÂN KHAI
TIÊU CHUẨN .......................................................................................................... 50
3. ĐƯỜNG ĂN KHỚP – CUNG ĂN KHỚP – HỆ SỐ TRÙNG KHỚP ................. 51
4. SỰ TRƯỢT CỦA CÁC RĂNG ............................................................................ 53
5. NHỮNG PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN CHẾ TẠO BÁNH RĂNG THÂN KHAI . 54
6. BÁNH RĂNG TRỤ TRÒN RĂNG NGHIÊNG .................................................. 59
7. PHÂN TÍCH LỰC TRÊN BÁNH RĂNG TRỤ TRÒN ....................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 65
3
Chương 1: MA SÁT trong kỹ thuật cơ khí
1. GIỚI THIỆU
Ma saùt laø moät hieän töôïng töï nhieân phaùt sinh ôû nôi tieáp xuùc giöõa caùc khaâu coù
chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau.
Ma saùt gaén lieàn vôùi vaán ñeà raát quan troïng trong kyõ thuaät, đó là söï hao moøn cuûa
maùy moùc, thiết bị và tuoåi thoï cuûa chuùng.
Thông thường, ma sát là lực cản có hại vì nó làm tiêu hao công suất, giảm hiệu
suất của máy. Công của lực ma sát phần lớn biến thành nhiệt làm nóng các chi tiết
máy; làm thay đổi cơ, lý tính của bề mặt tiếp xúc hoặc chất bôi trơn; làm mòn các
chi tiết máy, độ chính xác giảm… Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, nó là lực cản
có ích, được dùng để truyền động, ví dụ trong cơ cấu bánh ma sát, cơ cấu đai, máy
cán... trong các thiết bị phanh hãm, cơ cấu kẹp chặt…
a) Cơ cấu đai
b) Cơ cấu bánh ma sát
c) Truyền động vô cấp
Hình 1-1: Một số ứng dụng có ích của lực ma sát
1.1. Phaân loaïi
- Theo tính chaát tieáp xuùc
+ Ma saùt öôùt (a) - Ma saùt khoâ (b)
+ Ma saùt nöûa öôùt - Ma saùt nöûa khô (c)
a) b) c)
Hình 1-2: tiếp xúc giữa 2 bề mặt
- Theo tính chaát chuyeån ñoäng
+ Ma saùt tröôït: xuất hiện giữa hai mặt tiếp xúc nhau, trong đó vận tốc của
chúng tại các điểm tiếp xúc khác nhau về giá trị và phương chiều.
+ Ma saùt laên: xuất hiện giữa hai mặt tiếp xúc có chuyển động tương đối với
nhau, nhưng trong chuyển động này, vận tốc của chúng tại các điểm tiếp xúc bằng
nhau.
4
Hình 1-3: chuyển động tương đối giữa 2 bề mặt
+ Ngoài ra người ta còn phân biệt: ma sát tĩnh - ma sát động.
1.2. Lực ma saùt tröôït khô.
Giaû söû 2 vaät A, B tieáp xuùc nhau theo moät maët phaúng (H.1-4).
Q
Fms
N
P
B
A
R
a) phân tích lực
b) ma sát động-ma sát tĩnh
Hình 1-4: mô tả ma sát trượt
Vaät A chòu 1 löïc thaúng ñöùng
Q
vuoâng goùc maët tieáp xuùc. Vaät B seõ taùc ñoäng vaøo
A moät phaûn löïc
N
cuøng phöông ngược chieàu vaø coù giaù trò bằng lực
Q
.
Taùc ñoäng vào A moät löïc
P
nhoû, naèm ngang trong maët phaúng tieáp xuùc. Tăng dần
lực
P
từ giá trị 0. Lúc đầu, vật A đứng yên, chứng tỏ đã có lực tác dụng lên A cân
bằng với lực
P
. Lực đó gọi là lực ma sát
F
.
F
= -
P
Lực
F
gọi là lực ma sát tĩnh.
Tăng từ từ lực
P
ta thấy vật vẫn đứng yên – nghĩa là
F
đã tăng theo để luôn cân
bằng với lực
P
.
Tăng lực
P
đến một giá trị nào đó, vật A bắt đầu chuyển động. Lực ma sát tĩnh
tăng đến giá trị
max
F
.
Khi vật A chuyển động thẳng đều, vật A chịu tác động của một lực ma sát động để
cân bằng với lực
P
. Quan hệ giữa lực ma sát
F
và lực
P
được biểu thị trên hình
1-4b.
Theo Culomb, lực ma sát được tính theo công thức:
F = a + b.N
Trong đó, hệ số a phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.
F = (a/N + b).N
F = f.N (1-1)
5
Trong đó, hệ số ma sát f = a/N + b là hệ số ma sát tĩnh khi 2 vật có xu hướng
chuyển động tương đối với nhau, là hệ số ma sát động khi hai vật có chuyển động
tương đối.
Góc ma sát tĩnh và góc ma sát động được xác định theo công thức:
tgt = Fmax/N = ft; tgđ = Fđ/N = fđ
Sau đây, để thuận tiện, ta dùng ký hiệu
F
để chỉ cả lực ma sát tĩnh lẫn lực ma sát
động và ký hiệu f để chỉ cả hệ số ma sát tĩnh và động. Chú ý:
- Chieàu cuûa löïc ma saùt laø chieàu choáng laïi chuyeån ñoäng töông ñoái.
- Heä soá ma saùt f phuï thuoäc vaøo vaät lieäu beà maët tieáp xuùc (trôn hay nhaùm)
vaø thôøi gian tieáp xuùc.
- Heä soá ma saùt khoâng phuï thuoäc vaøo dieän tích tieáp xuùc, aùp suaát treân beà
maët tieáp xuùc vaø vaän toác töông ñoái giöõa hai beà maët tieáp xuùc.
- Trong ña soá tröôøng hôïp, heä soá ma saùt tónh lôùn hôn heä soá ma saùt ñoäng.
1.3. Hieän töôïng töï haõm
Tác dụng lên A một lực
P
tạo với phương pháp tuyến một góc
(Hình 1-5).
Phân tích lực
P
thành 2 thành phần:
Pn = P.sin; Pđ = P.cos.
+ Thành phần nằm ngang
P
n đẩy vật chuyển động
ngang.
+ Thành phần thẳng đứng
P
đ ép 2 vật lại, tạo nên phản
lực
N
tác động lên A.
Lực ma sát giữa 2 vật là: F = f.N = f.P.cos
- Nếu lực
P
nằm trong góc ma sát, nghĩa là: Hình 1-5:
nón ma sát
< tg < tg sin/cos < f P.sin < f.P.cos Pn < F.
Vì lực đẩy ngang nhỏ hơn lực ma sát, nên dù lực
P
có lớn bao nhiêu đi nữa,
vật A vẫn không thể chuyển động được. Đó là hiện tượng tự hãm.
- Nếu lực
P
nằm ngoài góc ma sát, thì Pn > F, vật A chuyển động nhanh
dần. - Nếu lực
P
nằm trên mép góc ma sát, tức là = , lúc đó Pn = F, vật A
chuyển động thẳng đều.
- Cho góc quay quanh pháp tuyến, cạnh của góc ma sát sẽ vạch nên hình
nón ma sát. Khi đó nếu lực
P
nằm trong hình nón ma sát, sẽ là hiện tượng tự hãm.
2. MA SÁT TRONG KHỚP TỊNH TIẾN
2.1. Daïng phaúng
F = f.N
Trong đó: f là hệ số ma sát; N là phản lực pháp tuyến.
2.2. Daïng raõnh tam giác
A
Pn
PdP
P
B
N
Fms